CN105838171B - 一种超薄型钢结构防火涂料及其制备方法 - Google Patents

一种超薄型钢结构防火涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种超薄型钢结构防火涂料,其特征在于,由以下质量份数的原料构成:纳米二氧化硅气凝胶5~20份、丙烯酸乳液15~45份、三聚氰胺30~80份、季戊四醇30~60份、聚磷酸铵50~80份、钛白粉10~15份、海泡石纤维5~15份、滑石5~15份、可膨胀石墨5~15份、水性润湿分散剂0.2~0.8份、改性有机膨润土0.02~0.08份、水性流平剂0.05~0.2份。制备方法为:按照组分配比对各组分进行称量;将各组分依次加入高速分散机中进行混料分散;静置陈化10~15h;计量包装。本发明的防火涂料不仅可降低涂料对钢结构的负重增加,而且对膨胀发泡过程无影响,涂层膨胀倍率高,可以大幅提高防火涂料的隔热能力,改善钢结构耐火性能。

Description

一种超薄型钢结构防火涂料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及防火涂料技术领域,尤其与一种超薄型钢结构防火涂料及其制备方法 有关。
背景技术
[0002] 钢结构工程具有自重轻、可利用空间大、安装容易、施工周期短、抗震性能好、投资 回收快、环境污染少等优点,在现代得到广泛应用,但其又有耐火性能差的致命弱点。在正 常荷载情况下,540°C左右时钢结构即会失去承载作用,而烃类火场环境下,温度通常在10 分钟以内上升至l〇〇〇°C,在这样的环境下,钢结构很快会出现变形,产生局部破坏,并失去 承载力。为提高钢结构的耐火性能,钢结构外围需要进行隔热包覆来提高建筑物的耐火极 限。
[0003] 钢结构防火涂料具有涂覆厚度薄、饰面型好等特点,被广泛应用于钢结构中,在遇 火受热条件下能快速膨胀到原始厚度的十几倍甚至数十倍,在钢结构表面形成一层致密的 隔热保温层,阻止热量向钢结构传递,起到提高耐火极限的功能。但是,相对于其他非膨胀 型防火涂料,现有的钢结构防火涂料在发泡膨胀初期隔热能力较低,导致钢结构在隔热保 温层完全膨胀之前温度上升较大,整体耐火效果通常不如非膨胀型防火涂料,且多数涂料 对于钢结构的负重增加较大,其应用效果不理想,使用受到限制。
发明内容
[0004] 本发明提供一种超薄型钢结构防火涂料及其制备方法,解决上述现有技术的不 足,不仅可降低涂料对钢结构的负重增加,而且对膨胀发泡过程无影响,涂层膨胀倍率高, 可以大幅提尚防火涂料的隔热能力,改善钢结构耐火性能。
[0005] 为了实现本发明的目的,拟采用以下技术:
[0006] —种超薄型钢结构防火涂料,其特征在于,由以下质量份数的原料构成:
[0007] 纳米二氧化硅气凝胶 5〜20份
[0008] 丙烯酸乳液 15〜45份
[0009] 三聚氰胺 30〜80份
[0010] 季戊四醇 30〜60份
[0011] 聚磷酸铵 50〜80份
[0012] 钛白粉 10〜15份
[0013] 海泡石纤维 5〜15份
[0014] 滑石 5〜15份
[0015] 可膨胀石墨 5〜15份
[0016] 水性润湿分散剂 0.2〜0.8份
[0017] 改性有机膨润土 0.02〜0.08份
[0018] 水性流平剂 0.05〜0.2份
[0019] 作为进一步的方案:所述超薄型钢结构防火涂料由以下质量份数的原料构成:
[0020] 纳米二氧化硅气凝胶 10份
[0021] 丙烯酸乳液 20份
[0022] 三聚氰胺 45份
[0023] 季戊四醇 40份
[0024] 聚磷酸铵 70份
[0025] 钛白粉 10份
[0026] 海泡石纤维 5份
[0027] 滑石 1〇份
[0028] 可膨胀石墨 15份
[0029] 水性润湿分散剂 0.5份
[0030] 改性有机膨润土 0.03份
[0031] 水性流平剂 0.1份
[0032] 进一步,所述纳米二氧化娃气凝胶为球形颗粒,直径在50〜300nm。
[0033] 进一步,所述纳米二氧化娃气凝胶表面经过疏水基团接枝取代轻基进行修饰。所 述疏水基团为三甲基氯硅烷、六甲基二氧硅烷、三乙基氯硅烷、三甲基溴硅烷中的一种或多 种。
[0034] 进一步,所述纳米二氧化娃气凝胶的密度为30〜100 kg/m3。
[0035] 进一步,所述聚磷酸铵的聚合度为500〜1000。
[0036] —种超薄型钢结构防火涂料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
[0037] SI:按照组分配比对各组分进行备料;
[0038] S2:将各组分依次加入高速分散机中进行混料分散;
[0039] S3:静置陈化 l(K15h;
[0040] S4:计量包装。
[0041] 所述步骤S2中,先在低速800〜1000 r/pm下分散10〜20min,再在高速3000〜5000 r/ pm下分散15〜25min。
[0042] 在所述步骤SI之前,先对纳米二氧化娃气凝胶的表面进行疏水基团接枝进行修 饰,用三甲基氯硅烷、六甲基二氧硅烷、三乙基氯硅烷、三甲基溴硅烷中的一种或多种接枝 取代羟基。
[0043] 本发明的有益效果是:
[0044] 1、本发明制得的超薄型钢结构防火涂料,对膨胀发泡过程无影响,涂层膨胀倍率 尚,可以大幅提尚防火涂料的隔热能力,改善钢结构耐火性能;
[0045] 2、本发明极大减小了涂料的干膜密度,可低至1.67 X 103 kg/m3,与现有技术相 比,降低了 20〜30%,降低涂料对钢结构负重的增加;
[0046] 3、本发明纳米二氧化娃气凝胶颗粒表面经过疏水基团接枝修饰,有效改善了涂料 的韧性和耐水性能,使用涂层寿命长;
[0047] 4、本发明优选50〜300nm的球形纳米二氧化娃气凝胶颗粒,空隙中的气体分子之间 的分子运动基本可被忽略,且其极低的体积密度及纳米网格结构的气体运动路径进一步阻 止气固两相的热传导,极大降低了气体分子间的对流传热,显著降低了在膨胀前的热导率 系数;
[0048] 5、采用先低速再高速的分散参数,可以确保各组分物料充分混合均匀,有利于静 置陈化,是确保防火涂料制备成功的工艺参数设置。
具体实施方式
[0049] 实施例一
[0050] S0:选取直径为50nm的球形纳米二氧化娃气凝胶颗粒,先对其表面进行疏水基团 接枝修饰,具体采用三甲基氯硅烷接枝取代羟基进行修饰;
[0051] SI:按照以下组分配比进行备料:修饰后纳米二氧化硅气凝胶10份、丙烯酸乳液20 份、三聚氰胺45份、季戊四醇40份、聚合度600的聚磷酸铵70份、钛白粉10份、海泡石纤维5 份、滑石10份、可膨胀石墨15份、水性润湿分散剂0.5份、改性有机膨润土 0.03份、水性流平 剂0.1份;
[0052] S2:将SI获得的各组分依次加入高速分散机中,在低速800r/pm下分散lOmin,再在 高速4000r/pm下分散25min;
[0053] S3:静置陈化 IOh;
[0054] S4:计量包装,获得超薄型钢结构防火涂料。
[0055] 实施例二
[0056] SO:选取直径为IOOnm的球形纳米二氧化娃气凝胶颗粒,先对其表面进行疏水基团 接枝修饰,具体采用六甲基二氧硅烷接枝取代羟基进行修饰;
[0057] SI:按照以下组分配比进行备料:修饰后纳米二氧化硅气凝胶5份、丙烯酸乳液45 份、三聚氰胺30份、季戊四醇30份、聚合度800的聚磷酸铵50份、钛白粉15份、海泡石纤维15 份、滑石5份、可膨胀石墨5份、水性润湿分散剂0.2份、改性有机膨润土 0.02份、水性流平剂 0.2份;
[0058] S2:将Sl获得的各组分依次加入高速分散机中,在低速1000r/pm下分散20min,再 在高速3000r/pm下分散25min;
[0059] 33:静置陈化1211;
[0060] S4:计量包装,获得超薄型钢结构防火涂料。
[0061] 实施例三
[0062] S0:选取直径为150nm的球形纳米二氧化娃气凝胶颗粒,先对其表面进行疏水基团 接枝修饰,具体采用三乙基氯硅烷接枝取代羟基进行修饰;
[0063] SI:按照以下组分配比进行备料:修饰后纳米二氧化硅气凝胶15份、丙烯酸乳液15 份、三聚氰胺60份、季戊四醇60份、聚合度1000的聚磷酸铵60份、钛白粉12份、海泡石纤维10 份、滑石15份、可膨胀石墨10份、水性润湿分散剂0.8份、改性有机膨润土 0.08份、水性流平 剂0.2份;
[0064] S2:将Sl获得的各组分依次加入高速分散机中,在低速900r/pm下分散15min,再在 高速5000r/pm下分散20min;
[0065] 33:静置陈化1511;
[0066] S4:计量包装,获得超薄型钢结构防火涂料。
[0067] 实施例四
[0068] SO:选取直径为200nm的球形纳米二氧化娃气凝胶颗粒,先对其表面进行疏水基团 接枝修饰,具体采用三甲基溴硅烷接枝取代羟基进行修饰;
[0069] SI:按照以下组分配比进行备料:修饰后纳米二氧化硅气凝胶20份、丙烯酸乳液30 份、三聚氰胺80份、季戊四醇30份、聚合度700的聚磷酸铵80份、钛白粉10份、海泡石纤维5 份、滑石5份、可膨胀石墨5份、水性润湿分散剂0.8、改性有机膨润土 0.06份、水性流平剂 0.05 份;
[0070] S2:将Sl获得的各组分依次加入高速分散机中,在低速800r/pm下分散20min,再在 高速5000r/pm下分散15min;
[0071] 33:静置陈化1211;
[0072] S4:计量包装,获得超薄型钢结构防火涂料。
[0073] 实施例五
[0074] SO:选取直径为250nm的球形纳米二氧化娃气凝胶颗粒,先对其表面进行疏水基团 接枝修饰,具体采用三甲基氯硅烷和六甲基二氧硅烷接枝取代羟基进行修饰;
[0075] SI:按照以下组分配比进行备料:修饰后纳米二氧化硅气凝胶10份、丙烯酸乳液40 份、三聚氰胺50份、季戊四醇30份、聚合度500的聚磷酸铵60份、钛白粉12份、海泡石纤维5 份、滑石10份、可膨胀石墨10份、水性润湿分散剂0.5份、改性有机膨润土 0.05份、水性流平 剂0.15份;
[0076] S2:将Sl获得的各组分依次加入高速分散机中,在低速900r/pm下分散15min,再在 高速3000r/pm下分散20min;
[0077] S3:静置陈化 IOh;
[0078] S4:计量包装,获得超薄型钢结构防火涂料。
[0079]实施例六
[0080] SO:选取直径为300nm的球形纳米二氧化娃气凝胶颗粒,先对其表面进行疏水基团 接枝修饰,具体采用三乙基氯硅烷和三甲基溴硅烷接枝取代羟基进行修饰;
[0081] SI:按照以下组分配比进行备料:修饰后纳米二氧化硅气凝胶5份、丙烯酸乳液35 份、三聚氰胺70份、季戊四醇30份、聚合度900的聚磷酸铵60份、钛白粉10份、海泡石纤维10 份、滑石5份、可膨胀石墨15份、水性润湿分散剂0.4份、改性有机膨润土 0.04份、水性流平剂 0.1份;
[0082] S2:将SI获得的各组分依次加入高速分散机中,在低速800r/pm下分散lOmin,再在 高速4000r/pm下分散25min;
[0083] 33:静置陈化1511;
[0084] S4:计量包装,获得超薄型钢结构防火涂料。
[0085] 实施例一〜六制得样品的干密度、膨胀倍率等参数如下表所示:
Figure CN105838171BD00081

Claims (6)

1. 一种超薄型钢结构防火涂料,其特征在于,由以下质量份数的原料构成: 纳米二氧化娃气凝胶 5〜20份 丙烯酸乳液 15〜45份 三聚氰胺 30〜80份 季戊四醇 30〜60份 聚磷酸铵 50〜80份 钛白粉 10〜15份 海泡石纤维 5〜15份 滑石 5〜15份 可膨胀石墨 5〜15份 水性润湿分散剂 0.2〜0.8份 改性有机膨润土 0.02〜0.08份 水性流平剂 0.05〜0.2份; 其中,所述纳米二氧化娃气凝胶为球形颗粒,直径在50〜300nm;纳米二氧化娃气凝胶表 面经过疏水基团接枝取代轻基进行修饰;疏水基团为三甲基氯娃烧、六甲基二氧娃烧、三乙 基氯硅烷、三甲基溴硅烷中的一种或多种。
2. 根据权利要求1所述的超薄型钢结构防火涂料,其特征在于:由以下质量份数的原料 构成: 纳米二氧化硅气凝胶 1〇份 丙烯酸乳液 20份 三聚氰胺 45份 季戊四醇 40份 聚磷酸铵 70份 钛白粉 10份 海泡石纤维 5份 滑石 10份 可膨胀石墨 15份 水性润湿分散剂 0.5份 改性有机膨润土 0.03份 水性流平剂 0.1份。
3. 根据权利要求1所述的超薄型钢结构防火涂料,其特征在于:所述纳米二氧化硅气凝 胶的密度为30〜100 kg/m3。
4. 根据权利要求1所述的超薄型钢结构防火涂料,其特征在于:所述聚磷酸铵的聚合度 为500〜1000。
5. 根据权利要求1所述的超薄型钢结构防火涂料的制备方法,其特征在于,包括以下步 骤: SO:先对纳米二氧化娃气凝胶的表面进行疏水基团接枝进行修饰,用三甲基氯娃烧、六 甲基二氧硅烷、三乙基氯硅烷、三甲基溴硅烷中的一种或多种接枝取代羟基; Sl:按照组分配比对各组分进行称量; S2:将各组分依次加入高速分散机中进行混料分散; S3:静置陈化10〜15h; S4:计量包装。
6.根据权利要求5所述的超薄型钢结构防火涂料的制备方法,其特征在于,所述步骤S2 中,先在低速800〜1000 rpm下分散10〜20min,再在高速3000〜5000 rpm下分散15〜25min。
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